用于電子煙應用的同步 4 開關降壓升壓轉換器設計文件
上傳時間： 2022-07-24
上傳用戶：zhaiyawei
本文對直驅式變速恒頻風力發(fā)電領域的關鍵技術從理論到仿真進行了較為全面深入的研究，在詳細分析直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)的特點和已有最大功率跟蹤算法的基礎上，確立了由梯形波永磁同步發(fā)電機、三相不可控整流橋、直流升壓電路、全橋逆變器構成的并網(wǎng)主電路拓撲結構，提出了通過控制直流升壓電路的占空比，以使風機獲得最大功率的跟蹤算法，同時增加速度估算控制方法，以提高系統(tǒng)的響應速度。 由直流升壓電路中儲能大電感的存在，迫使發(fā)電機的各相電流為梯形波，為了發(fā)電機輸出功率平穩(wěn)，減小系統(tǒng)的轉矩脈動，則發(fā)電機的電動勢最好是梯形波。梯形波永磁同步發(fā)電機發(fā)出的三相電壓為梯形波，通過整流橋整流之后，獲得脈動較小的整流直流電壓，特別適合于大電感濾波，同時電磁轉矩脈動小，系統(tǒng)振動噪聲低。該電機可以和風力機直接耦合，適用于大型低速風力發(fā)電系統(tǒng)。三相不可控整流具有可靠性高，簡化硬件電路；直流變換電路可將整流后的直流電壓提升到逆變器所需的幅值基本恒定的直流電壓，經(jīng)逆變器逆變后并網(wǎng)。最大功率跟蹤算法的提出能夠使風電系統(tǒng)快速跟蹤風速的變化，維持最佳葉尖速比，捕獲最大風能。 本文還利用仿真軟件MATLAB/Simulink平臺搭建了仿真模塊并進行了動態(tài)仿真，對所設計的最大功率跟蹤算法進行仿真分析。結果表明，該算法具有較快的系統(tǒng)響應，速度估算器也能較快的跟蹤變化的實際轉速。
上傳時間： 2013-04-24
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能量變換器是一種新型高壓發(fā)電機，采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結構使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。因此，對能量變換器的運行進行系統(tǒng)地研究是極為必要的。本文針對能量變換器小值振蕩和穩(wěn)定性進行了深入地研究。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國內外的研究現(xiàn)狀，詳盡分析了研究大型同步發(fā)電機和能量變換器穩(wěn)定性的意義。 然后，本文對能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行進行了分析，建立了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行時的數(shù)學模型，推導出了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定功率特性和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限的表達式。并分析了勵磁調節(jié)對能量變換器靜態(tài)功率特性的影響，應用對比研究的方法，證明了能量變換器的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限都比傳統(tǒng)同步發(fā)電機高。 本文同時結合能量變換器樣機參數(shù)，系統(tǒng)分析了其穩(wěn)態(tài)小值振蕩的物理過程，推導了能量變換器小值振蕩時的整步轉矩系數(shù)、阻尼轉矩系數(shù)和電流、轉矩、電磁功率各微變量的表達式，并通過仿真分析，歸納出了不計定子電阻和線路阻抗時能量變換器相應微變量的變化規(guī)律。此外，本文對考慮勵磁調節(jié)作用時小值振蕩各微變量的變化進行了仿真研究，給出了此狀態(tài)下相應微變量的變化規(guī)律。 最后，本文對能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的物理過程進行了分析，繪制了能量變換器正常運行和故障運行時的電氣圖與等值電路，結合等值電路推導了能量變換器相應故障狀態(tài)下的功率表達式，并通過仿真分析與對比研究，給出了能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的極限切除時間，得到了能量變換器的動態(tài)穩(wěn)定極限。 本文所得結論對能量變換器合理可靠的設計及運行提供了依據(jù)，具有一定的理論意義和實用價值。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：qqiang2006
近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機應用日益廣泛。永磁同步電機根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現(xiàn)其正弦波驅動控制需要連續(xù)的轉子位置信號，通常采用機械位置傳感器(旋轉變壓器、光電編碼器等)，機械位置傳感器雖可以提供高精度的轉子位置信息，但其體積大，價格高，增加了轉子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機的應用場合。近年來受到廣泛的關注的無位置傳感器技術，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉子的位置信號，此技術雖取消了機械位置傳感器，但存在控制復雜，位置檢測精度不高，運行轉速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉子位置信號，以實現(xiàn)永磁同步電機的正弦波驅動控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進行了仿真研究，仿真結果表明：改進位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路的設計和調試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負載特性進行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機的軟件設計，文中詳細討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設計和調試，并對其進行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：shwjl
本文的主要工作是設計與開發(fā)了用于機床主軸直接驅動的全數(shù)字化永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺，并利用該平臺進行了仿真和實驗研究，仿真和實驗結果驗證了該系統(tǒng)設計方案的可行性。 首先，詳細闡述了坐標變換理論，根據(jù)永磁同步電動機的本體結構推導了其在各坐標系下的數(shù)學模型，深入研究了永磁同步電動機的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對空間電壓矢量脈寬調制(SVPWM)的基本原理和特性進行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機系統(tǒng)的仿真模型。整個仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測量模塊、坐標變換模塊、電流、轉速調節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結果驗證了矢量控制和SVPWM技術應用于本系統(tǒng)的可行性，同時為系統(tǒng)平臺設計提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動靜態(tài)特性和減小轉動脈動，采用DSP TMS320F2812為核心進行了永磁同步電動機全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設計。系統(tǒng)硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅動電路、主電路和系統(tǒng)保護電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實現(xiàn)，采用基于id=0的轉子磁場定向矢量控制方法，完成對永磁同步電動機的解耦控制。速度調節(jié)器和電流調節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調節(jié)程序、SVPWM的實現(xiàn)以及功率驅動保護等子程序等。 最后，在實驗平臺上做了大量深入的實驗研究工作，并對試驗波形做了深入分析。結果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應速度快，低轉速運行平穩(wěn)和抗干擾能力強等優(yōu)點，可以滿足主軸直接驅動要求。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對作為工業(yè)裝備重要驅動源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結構簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護保養(yǎng)等優(yōu)點，正得到越來越廣泛地應用。要構建高性能的伺服系統(tǒng)，好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺，本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開研究。 根據(jù)永磁同步電機的動態(tài)dq數(shù)學模型，從實現(xiàn)高性能的轉矩控制出發(fā)，對永磁同步電機的矢量控制技術和直接轉矩控制技術等控制策略進行了比較分析。針對本伺服系統(tǒng)永磁同步電機的轉子結構特點，選用了具有線性控制轉矩特性，能獲得比較平穩(wěn)轉矩輸出的基于轉子磁場定向的id=0的矢量控制策略，同時還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調制技術(SVPWM)，并在MATLAB仿真平臺對所選控制方案進行了仿真研究。 對控制系統(tǒng)的軟件部分進行了設計，詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設計特點，建立了電機的標幺值模型，解決了變量的定標問題。并介紹了電機控制程序的總體結構以及相關模塊的詳細設計過程。 為實現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉矩，本文還對電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應”引入的轉矩脈動進行了分析，分析表明了在永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)中，由“死區(qū)效應”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機轉子位置之間的關系，并應用一種實用的死區(qū)補償技術減小了轉矩脈動，提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實驗平臺上對伺服控制系統(tǒng)進行綜合調試，并在此基礎上做了大量的實驗研究，實驗結果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調速性能。
標簽： 永磁同步電機 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-18
上傳用戶：scorpion
隨著電力電子技術、微處理器技術以及控制技術的發(fā)展，基于轉子磁鏈定向的交流電機矢量控制系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能受到了廣泛應用。采用SVPWM逆變器的異步電動機矢量控制系統(tǒng)在轉速參考值變化或者負載轉矩參考值變化的動態(tài)情況下，參考電壓矢量可能會超出基本空間矢量構成的正六邊形，此時便出現(xiàn)動態(tài)過調制，需要用過調制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內。不同的過調制策略會給整個系統(tǒng)帶來不同的動態(tài)性能，本文在對過調制策略進行完善的基礎上，針對三種過調制策略對交流電動機動態(tài)性能的影響進行了研究，并對其機理進行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動機在兩相靜止坐標系下的動態(tài)方程為基礎，按照轉子磁鏈定向，設計了轉子磁鏈觀測器，完成了勵磁電流分量和轉矩電流分量的解耦，并構建了基于SVPWM的異步電動機矢量控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型。在矢量控制中，電流控制對系統(tǒng)性能具有重要影響。為了改善系統(tǒng)性能，所設計的矢量控制系統(tǒng)采用了同步電流控制，并對反電勢進行了前饋補償。 @@ 在分析了現(xiàn)有的三種過調制策略之后，對過調制策略進行了完善，并構建了異步電動機矢量控制系統(tǒng)的過調制仿真模型。過調制中，當原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個扇區(qū)交界附近時，過調制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會超出正六邊形邊界，過調制算法不再適用于此區(qū)域。針對以上不足，本文對過調制策略2和3進行了完善，使過調制算法適用于所有區(qū)域。采用完善后的過調制策略對轉速參考值變化和負載轉矩參考值變化的異步電動機矢量控制系統(tǒng)進行仿真，發(fā)現(xiàn)在加速與加載的條件下，過調制策略2的動態(tài)性能好于過調制策略1，而過調制策略3的動態(tài)性能最佳，具有最小的動態(tài)響應時間，暫態(tài)性能優(yōu)良；在減載的條件下，過調制策略1和2能夠很快的進入穩(wěn)定狀態(tài)，但是過調制策略3卻出現(xiàn)問題，動態(tài)響應時間很長，說明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過調制策略導致不同動態(tài)性能的內在機理，通過對三種過調制策略中電壓矢量的幅值和相位進行分析，理論上解釋了出現(xiàn)不同動態(tài)響應時間的原因。出現(xiàn)過調制時，過調制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過調制策略1中新電壓矢量的幅值，所以動態(tài)性能更好。在加速和加 載條件下，過調制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過調制策略1和2中新電壓矢量的相位，因此可以獲得更快的動態(tài)響應，暫態(tài)性能更佳。但是在減載條件下，過調制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關系處于無規(guī)律的超前滯后狀態(tài)，導致過調制策略3出現(xiàn)問題，動態(tài)響應時間很長，說明此過調制策略有其不足之處，有待于改進。@@關鍵詞：SVPWM；矢量控制；過調制；動態(tài)性能
上傳時間： 2013-06-27
上傳用戶：nunnzhy
同步電動機以其可調的功率因數(shù)和輸出轉矩對電網(wǎng)電壓波動不敏感等良好的運行性能，在大功率電氣傳動領域獨占螯頭。同步電機雖然有很多優(yōu)點，但它的最大缺點是起動困難。目前，大功率同步電機的軟起動大多采用靜止變頻器起動方式，但由于變頻器多采用晶閘管作為功率器件從而要依靠電動機產(chǎn)生的反電勢才能自行關斷并且輔助設備較多。而一旦逆變器換流失敗就會導致電動機起動失敗。針對晶閘管不能自行關斷的缺點，本文研究了一種以IGBT做為變頻器功率器件的轉速開環(huán)恒壓頻比控制的起動方法。 @@ 首先，根據(jù)同步電動機的工作原理對同步電動機的起動特性進行了詳細分析，并對全壓異步起動方法進行了仿真研究，得出了起動過程中電動機相電流、電磁轉矩等參數(shù)的變化曲線。針對異步起動過程中定子繞組產(chǎn)生過大沖擊電流的問題，提出了逐級變頻的轉速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動方法。闡述了逐級變頻開環(huán)控制同步電動機軟起動的原理，即通過逐級改變變頻器輸出頻率使轉子轉速跟隨定子旋轉磁場轉速逐級升高至額定值。推導出起動過程中變頻器逐級變化的頻率與電動機轉動慣量、電磁轉矩等參數(shù)的關系式。通過對一臺同步電動機做工頻起動和低頻起動的仿真研究，證明了同步電動機在低頻下依靠同步電磁轉矩自行起動的可行性。通過計算轉子轉速達到相應同步轉速的時間來確定變頻器逐級升高的電壓頻率隨時間的變化規(guī)律。然后，在采用電壓型交直交變頻器作為同步電機變頻電源的基礎上，設計了恒壓頻比逐級變頻軟起動的控制方案，利用MATLAB/SIMULINK構建了轉速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動的數(shù)學模型，對同步電動機的起動過程進行仿真試驗，并且分別對空載起動和負載起動過程進行了分析。仿真結果驗證了轉速開環(huán)控制同步電動機軟起動的可行性。 @@ 針對同步電動機起動后的并網(wǎng)問題進行了理論分析，并研究了相應的并網(wǎng)控制方案。應用MATLAB/SIMULINK對并網(wǎng)過程進行仿真試驗，給出并網(wǎng)瞬間電網(wǎng)電壓、同步電機相電流等參數(shù)變化曲線，從而驗證了并網(wǎng)方案的可行性。 @@ 最后，對所做工作進行了總結，并展望了大功率同步電動機的軟起動技術。 @@關鍵詞：同步電動機；軟起動；變頻器；恒壓頻比
上傳時間： 2013-05-26
上傳用戶：assss
繞組勵磁同步電機具有功率因數(shù)可調、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵磁同步電機驅動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機驅動系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種：一種是直接轉矩控制（DTFC）；另一種是磁場定向矢量控制（FOC）。繞組勵磁同步電機的矢量控制策略具有控制結構簡單，物理概念清晰，電流、轉矩波動小，轉速響應迅速，易實現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點。因此，在交流傳動領域中，越來越受到學者的關注。但是，無論在國內還是國外，交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究，還沒有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構架。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進行了初步的理論探討，并進行了詳細的實踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅實的基礎。本論文主要研究內容如下： @@ 通過廣泛的查找文獻，對幾種常見的同步電機傳動系統(tǒng)進行了綜述，分析了同步電機變頻調速原理，在此基礎上，講述了無傳感器技術在同步電機中的應用現(xiàn)狀。無傳感器技術主要有兩大類：基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后，對轉子初始位置的估計進行了綜述，其方法有：基于電機定子鐵芯飽和效應的轉子位置估計，高頻信號注入法，基于定子繞組感應電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機轉子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機矢量控制的理論進行了全面深入地研究，建立起矢量控制的理論體系構架。 @@ 首先，基于磁勢等效原理，將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉直流信號，將交流電機等效為直流電機進行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎上，得到凸極同步電機轉子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。根據(jù)上述方程，繪出dq軸的等值電路及矢量圖，得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學模型。 @@ 其次，根據(jù)模型參考自適應原理，對同步電機轉速進行估計。忽略同步電機d軸阻尼繞組的作用，取同步轉速為零，得到同步電機αβ靜止坐標系下 的數(shù)學模型。將不含有轉子轉速信息的方程作為參考模型，將含有轉速參數(shù)的方程作為可調模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對轉子轉速進行估計。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應估計的轉子轉速，設計磁通觀測器來估計轉子磁通，實現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器，僅對轉子磁通分量進行重構，并通過極點配置算法，合理配置觀測器的極點，使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標，達到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調制算法。從空間矢量的基本概念入手，深入分析了定子三相對稱電壓與空間電壓矢量之間的關系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個有效開關狀態(tài)矢量，這六個開關矢量和兩個零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量，去逼近圓形旋轉磁場。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開關矢量，在伏秒平衡的法則下，計算各有效開關矢量的作用時間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過渡問題，定性分析了空間矢量脈寬調制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個扇區(qū)中開關矢量作用時間，采用軟件構造法，在TMS320LF2407A硬件上實現(xiàn)了SVPWM。實驗結果表明，該算法簡單易實現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點。 @@ 空間矢量過調制算法的研究。在上述線性調制的基礎上，提出一種基于電壓空間矢量的過調制方法。過調制區(qū)域根據(jù)調制度分成兩種不同的模式，分別為模式Ⅰ（0．907
上傳時間： 2013-07-25
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輕型高壓直流輸電系統(tǒng)在解決交流系統(tǒng)非同步互聯(lián)、向偏遠地區(qū)的無源負荷供電、滿足保護環(huán)境要求等方面具有很大的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)的基于兩電平或三電平電壓源型換流器的輕型高壓直流輸電系統(tǒng)中，換流器交流側需要使用體積龐大和笨重的濾波裝置，橋臂的高電壓需要功率開關器件直接串聯(lián)來實現(xiàn)等，增大了換流站的占地空間，降低了換流器的工作效率。 本文針對傳統(tǒng)輕型高壓直流輸電系統(tǒng)所存在的缺點，采用一種新的模塊化多電平換流器作為輕型高壓直流輸電系統(tǒng)的換流器。分析了模塊化多電平換流器的工作原理，并提出將其應用于輕型高壓直流輸電系統(tǒng)的調制算法和控制策略。最后對控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案進行一定的探討。通過仿真驗證所提出的調制算法和控制策略的正確性。具體說來，全文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面： 1、詳細講述模塊化多電平換流器的拓撲結構、子模塊的具體實現(xiàn)形式及工作原理，并提出適合該換流器的調制算法。 2、詳細介紹組成輕型高壓直流輸電系統(tǒng)的電壓源型換流器的工作原理，分析電壓源型換流器的間接電流和直接電流控制策略。 3、對基于模塊化多電平換流器的輕型高壓直流輸電系統(tǒng)進行仿真，驗證所提出控制策略的正確性。 4、探討解決模塊化多電平換流器子模塊直流側電容電壓的均衡問題，提出一種較為簡單有效的控制方法。 5、提出基于模塊化多電平換流器結構的輕型高壓直流輸電控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，并重點講述子模塊的數(shù)字邏輯電路的實現(xiàn)方法。
上傳時間： 2013-04-24
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